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Beschreibung:
Die Sektorenkopplung kann als die fortgeschrittene Phase der Energiewende bezeichnet werden. Dabei konzentrieren sich die Aspekte der Dekarbonisierung und Flexibilität nicht nur auf den Stromsektor, sondern erstrecken sich auch auf den Transport-, Wärme- und Industrie-/Chemiesektor. In diesem Zusammenhang beschreibt die „Sektorenkopplung“ die weitere Verlagerung von fossilen zu erneuerbaren Brennstoffen, indem der Primärenergiebedarf verändert und der endgültige CO2-Fußabdruck von Energie in mehreren Sektoren beeinflusst wird. Diese Vorlesung bietet einen Überblick über die technischen und wirtschaftlichen Herausforderungen der Kopplung von Strom, Wärme und Brennstoffen für eine kohlenstoffarme Wirtschaft unter dem Namen Power-to-X-Technologien. Auf dieser Grundlage werden die theoretischen Grundlagen und eine Übersicht von Power-to-Power, Power-to-Heat und Power-to-Fuel Technologien auf dem neuesten Stand der Technik analysiert.
Vorlesungsmodule und Schwerpunkte (12 Vorlesungen im Wintersemester):
• Vorlesungsmodul 1: Einleitung in Sektorenkopplung
o 1.1 Definition von Power-to-X
o 1.2 Einführung in Power-to-X-Technologien
• Vorlesungsmodul 2: Power-to-Power-Technologien:
o 2.1 Batterien,
o 2.2 Topping cycles
o 2.3 Brennstoffzellen
o 2.4 Technoökonomische Analyse von Pumped Hydro, Druckluftspeicher und Flüssigluftspeicher
• Vorlesungsmodul 3: Power-to-Heat-Technologien
o 3.1 Grundlagen der Wärmespeicherung
o 3.2 Wärmepumpen
• Vorlesungsmodul 4: Power-to-Fuel und Power-to-Chemicals-Technologien
o 4.1 H2-Produktion
o 4.2 CO2-Abscheidung und -Handhabung
o 4.3 Kraftstoffsynthese
o 4.4 Gesetzgebung-Sektorenkopplung-REDII
o 4.5 Lebenszyklusanalyse und Berechnung des CO2-Fußabdrucks
Lernziele:
Die Studierenden können alle Arten von Power-to-X-Technologien sowie ihre Anwendungsbereiche in der Industrie kennenlernen. Sie werden in der Lage sein, technoökonomische Aspekte dieser Technologien zu bewerten und den CO2-Fußabdruck des Endprodukts zu berechnen.
Literatur:
WHITE PAPER Sector Coupling: Concepts, State-of-the-art and Perspectives, Marie Münster, Daniel Møller Sneum, Rasmus Bramstoft, Fabian Bühler and Brian Elmegaard, Spyros Giannelos, Xi Zhang and Goran Strbac, Mathias Berger and David Radu, Damian Elsaesser and Alexandre Oudalov, Antonio Iliceto, ETIP SNET 2020, https://www.etip-snet.eu/wp-content/uploads/2020/02/ETIP-SNEP-Sector-Coupling-Concepts-state-of-the-art-and-perspectives-WG1.pdf
Energiewende "Made in Germany", Low Carbon Electricity Sector Reform in the European Context Christian von Hirschhausen, Clemens Gerbaulet, Claudia Kemfert, Casimir Lorenz, Pao-Yu Oei, Springer Nature Switzerland AG 2018, https://doi.org/10.1007/978-3-319-95126-3
Elektromobilität und Sektorenkopplung, Infrastruktur- und Systemkomponenten, Komarnicki Przemyslaw, Haubrock Jens, Styczynski Zbigniew A, Springer Vieweg 2020, ISBN 978-3-662-62036-6
Agora Energiewende. 2018. Energiewende 2030: The Big Picture – Megatrends, Targets, Strategies and a 10-Point Agenda for the Second Phase of Germany’s Energy Transition. Impulse. Berlin.
Agora Energiewende, and Agora Verkehrswende. 2018. The Future Cost of Electricity-Based Synthetic Fuels. Study. Berlin.
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